[发明专利]覆盖有炭层的泡沫金属载体及煅烧工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种覆盖有炭层的泡沫金属载体和煅烧工艺，应用于汽车尾气的SCR或POC后处理行业。

背景技术

当前，全球面临能源和环境的综合挑战。在传统汽车的排放达标的技术手段选择方面，人们仍然面临不少的难题，例如，如何选择后处理的载体和催化剂等方面。

后处理载体是构成车用后处理平台的关键因素，截止到目前为止，在后处理载体方面绝大多数是进口的陶瓷载体，这种陶瓷载体的机械强度稍差，不太适应于中国的实际情况；同样，成熟的金属载体也是被国外的技术和专利垄断，成为制约中国后处理产业发展的关键因素。

因此，如何获得低成本和高性能的后处理载体是推进该领域技术进步的核心内容。

泡沫金属是一种物理功能与结构特性一体化的新型工程材料。80年代初国际上开始金属泡沫材料研制，金属泡沫材料具备质轻、隔音、过滤和阻燃特性，又有很强的吸震和电磁屏蔽作用，因此，广泛应用于国防工业。90年代起，泡沫金属推广应用于民用工业，例如，高水平的泡沫镍应用于电容和超级电容的制备。目前，我国泡沫金属研制和生产技术水平居于世界前列。

从结构上分析和实际测试表明，泡沫金属是最理想的后处理金属载体，例如，结构强度高于陶瓷载体，气流通道紊乱，最容易获得预想的催化效果，此外，催化剂的涂敷和施工工艺较为简单，因此，选择金属泡沫作为载体，具备理论上的先进性。

泡沫金属的成本由工艺过程成本和材料成本两方面所决定，应该把优化过程工艺成本和材料成本同时进行。

考虑到使用成本，作为载体使用的泡沫金属不可能100%有纯镍和纯鉻沉积而成，因此，技术性的铁掺杂成为必然。但是，由于铁在高温下容易被氧化，骨架中的铁氧化后的强度将降低70%以上，或干脆成为废品，因此，在泡沫金属的煅烧中，采用气氛保护或氢气进行还原必不可少。

检索发现很多的泡沫金属电沉积或制备过程的专利，也有的专利包括了最后的煅烧过程中的氢气气氛还原的，但是，还没有和本专利权项相同的专利申报，例如，专利申请号为CN201010100422.8的‘钛基四元催化泡沫金属载体及其制造方法’专利是采用以钛及钛合金冶炼获得三维纤维结构的泡沫钛金属材料；专利申请号为CN200810068869.4的‘塑料基泡沫金属化的方法’专利是将塑料基泡沫浸于低温热固化型聚合物银浆或将低温热固化型聚合物银浆喷涂到塑料基泡沫上，使塑料基泡沫的纤维粘附上导电层，然后再进行电镀而制备；专利申请号为CN200610117833.1的‘应用于尾气过滤及催化剂载体的泡沫铁铬铝及其制作工艺’专利，所述的泡沫铁铬铝是以泡沫形状金属为基材，在基材的多孔表面进行火焰喷涂铁铬铝；专利申请号为CN200510032174.7的‘三维通孔或部分孔洞彼此相连多孔金属泡沫及其制备方法’专利是将一种或多种粒径在1~100μm的金属或合金粉末均匀分散在含粘接剂的溶液中制成料浆，再将该浆液灌入通孔聚氨酯海绵泡沫中，经烘干、烧结得到三维通孔泡沫金属材料；专利申请号为CN03208577.X的‘复合金属多孔铝’专利是采用泡沫金属骨架组成的三维网状结构，采用热浸铝方法在该骨架上进行复合金属铝；专利申请号为CN00133631.2的‘一种复合泡沫金属及其制备方法’专利是先将泡沫材料制备导电层，采用电沉积的方法，在泡沫材料上沉积金属(A)，再在金属(A)表面沉积另一金属(B)，经过热处理后,形成复合泡沫金属；专利申请号为CN02129612.X的‘一种复合金属多孔体及其制备方法’专利首先以泡沫材料为芯膜，在该芯膜上沉积一种、或二种、或二种以上金属制备多孔金属或多孔合金；之后再以多孔金属或多孔合金为骨架，在该骨架上采用热浸方法进行热浸金属或合金，即可制备出复合金属多孔体。

在传统的泡沫金属煅烧工艺中，要求采用氢气气氛还原的工艺，它要求具备精密的煅烧炉和生产控制工艺，例如，在炉内通入70%氮气+30%氢气混合气体，并在炉体内形成微正压（0.05~0.1kg/cm2）体系，显而易见它存在安全方面的问题，此外，氢气还原的煅烧炉成本以及工艺材料的成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种覆盖有炭层的泡沫金属载体和煅烧工艺，其对现有的制备工艺进行了优化，降低了成本，减少了生产安全隐患，并改进对成品的热处理工艺，该载体具备堆密度提高、减少泡沫金属表面的氧化、提高强度、增大比表面积等优点，有利于后续SCR或POC催化剂的涂敷；很好地回避了复杂、危险且成本高昂的氢气还原工序；具有很高的实用价值。